專利名稱：一種基于固定頻率采樣序列的采樣值校正方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于固定頻率采樣序列的采樣值校正方法，特別涉及一種應(yīng)用于電力系統(tǒng)的基于工頻采樣序列的采樣值校正方法。

背景技術(shù)：
電力自動(dòng)化裝置中大都采用了交流采樣技術(shù)，由CPU控制A/D以一定的采樣頻率進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，獲得離散的采樣序列，根據(jù)采樣頻率以及得到的采樣序列值，計(jì)算出該交流信號(hào)的幅值、角度等信息。
在電力系統(tǒng)中，頻率是允許變化的。在A/D轉(zhuǎn)換中，如果每周波的N個(gè)采樣點(diǎn)不能均勻地分步在每個(gè)工頻周期內(nèi)，根據(jù)采樣序列計(jì)算所得到的交流信號(hào)結(jié)果就會(huì)出現(xiàn)偏差，甚至于導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)作。
傳統(tǒng)的軟件同步采樣方法，實(shí)時(shí)檢測(cè)交流信號(hào)的周期，以此調(diào)整采樣時(shí)間間隔，使得每周波的N個(gè)采樣點(diǎn)均勻分布在每個(gè)工頻周期內(nèi)。這種方法需要額外的硬件電路，采樣周期的量化誤差、中斷響應(yīng)時(shí)間的分散性和信號(hào)周期的測(cè)量準(zhǔn)確和滯后也會(huì)導(dǎo)致采樣時(shí)間誤差，進(jìn)而影響計(jì)算結(jié)果。并且，在電力系統(tǒng)發(fā)生故障的時(shí)候，交流信號(hào)的波形由于暫態(tài)過(guò)程的影響會(huì)產(chǎn)生很大的畸變，這樣也會(huì)影響計(jì)算結(jié)果。
傳統(tǒng)的采樣值校正方法，用線性插值的方法，將實(shí)際采樣時(shí)刻的采樣值校正為在理想采樣時(shí)刻的近似采樣值。該方法由于線性插值的關(guān)系，先天存在著較大的計(jì)算誤差，并且誤差隨著頻率偏移工頻的增大而增大。
因此在交流信號(hào)頻率變化時(shí)，如何簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確的測(cè)量出該信號(hào)有著重大的意義。
技術(shù)方案 本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確的測(cè)量頻率變化的交流信號(hào)的方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種基于固定頻率采樣序列的采樣值校正方法，包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理步驟，該方法過(guò)程具體包括以下步驟 ①根據(jù)參考頻率f固定采樣頻率采集交流回路中的交流信號(hào)，得到一個(gè)周期內(nèi)的N個(gè)采樣值X1，X2…XN-1，XN； ②測(cè)量出該信號(hào)實(shí)際頻率f′； ③通過(guò)Xk、f′、f，根據(jù)以下公式 (1)X1k＝Xk，當(dāng)k＝1； (2)當(dāng)1＜k＜N； (3)當(dāng)k＝N 計(jì)算出修正后的采樣序列X1k，1≤k≤N。
本發(fā)明的原理是 令參考頻率為f，N為每周期的采樣數(shù)，那么實(shí)際采樣間隔 令f′表示信號(hào)實(shí)際頻率，那么理想的采樣間隔設(shè)Xk 1、Xk、Xk+1分別為實(shí)際采樣值序列的第k-1、k和第k+1個(gè)采樣值，X1k為按照理想采樣間隔進(jìn)行采樣的第k個(gè)采樣值。已知Xk-1、Xk、Xk+1三點(diǎn)采樣值，X1k點(diǎn)的采樣值可以用二次插值近似，根據(jù)二次插值公式可以得到 (1)X1k＝Xk，當(dāng)k＝1； (2)當(dāng)1＜k＜N， 進(jìn)行化簡(jiǎn)后可以得到 (3)當(dāng)k＝N，由于采樣序列只有N點(diǎn)，可以用Xk-2、Xk-1、Xk三點(diǎn)來(lái)推X1k的值 所以，根據(jù)以上公式，可以計(jì)算出修正后的采樣序列X1k，1≤k≤N，該采樣序列是均勻分布在信號(hào)一個(gè)實(shí)際周期內(nèi)的，根據(jù)修正后的采樣值序列就可以計(jì)算出該信號(hào)的幅值、相位等信息。
本方法實(shí)施簡(jiǎn)單，物理意義清晰，在只需要固定頻率對(duì)交流信號(hào)進(jìn)行采樣的基礎(chǔ)上，對(duì)于偏移參考頻率的交流信號(hào)，也能快速、準(zhǔn)確的計(jì)算出交流信號(hào)的幅值相位等信息。



圖1是本發(fā)明的方法流程圖 圖2是本發(fā)明結(jié)合運(yùn)用在繼電保護(hù)裝置的保護(hù)和測(cè)量中的流程圖
具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例做進(jìn)一步說(shuō)明。
本發(fā)明用于實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)裝置中的保護(hù)和測(cè)量，下面以繼電保護(hù)裝置中的保護(hù)和測(cè)量為例作進(jìn)一步說(shuō)明 一種基于固定頻率采樣序列的采樣值校正方法，包括數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理等步驟，其中， 數(shù)據(jù)采集步驟如圖1所示，包括 ①根據(jù)參考頻率f固定采樣頻率采集交流回路中的交流信號(hào)，得到一個(gè)周期內(nèi)的N個(gè)采樣值X1，X2…XN-1，XN； ②測(cè)量出該信號(hào)實(shí)際頻率f′； 數(shù)據(jù)處理步驟包括 ①通過(guò)Xk、f′和f，根據(jù)以下公式 (1)X1k＝Xk，當(dāng)k＝1； (2)當(dāng)1＜k＜N； (3)當(dāng)k＝N 計(jì)算出修正后的采樣序列X1k，1≤k≤N； 本實(shí)施例中繼電保護(hù)裝置中的保護(hù)和測(cè)量流程見(jiàn)圖2，包括 ①保護(hù)繼電器、采樣模塊、測(cè)頻模塊的初始化； ②測(cè)量出交流信號(hào)實(shí)際頻率； ③按照工頻采集交流信號(hào)； ④將采集的交流信號(hào)按照基于固定頻率下采樣序列的采樣值校正方法進(jìn)行校正； ⑤根據(jù)校正后的采樣序列計(jì)算出保護(hù)通道和測(cè)量通道的交流值，分別應(yīng)用于保護(hù)繼電器和測(cè)量。
權(quán)利要求
1.一種基于固定頻率采樣序列的采樣值校正方法，包括數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理步驟，其特征是，
所述數(shù)據(jù)采集步驟包括
①根據(jù)參考頻率f固定采樣頻率采集交流回路中的交流信號(hào)，得到一個(gè)周期內(nèi)的N個(gè)采樣值X1，X2...XN-1，XN；
②測(cè)量出該信號(hào)實(shí)際頻率f′；
所述數(shù)據(jù)處理步驟包括
①通過(guò)Xk、f′和f，根據(jù)以下公式
(1)X1k＝Xk，當(dāng)k＝1；
(2)當(dāng)1＜k＜N；
(3)當(dāng)k＝N
計(jì)算出修正后的采樣序列X1k，1≤k≤N。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于固定頻率采樣序列的采樣值校正方法，其特征是，采集交流回路中交流信號(hào)的方法為固定頻率采樣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于固定頻率采樣序列的采樣值校正方法，其特征是，修正后的采樣序列的公式為
(1)X1k＝Xk，當(dāng)k＝1；
(2)當(dāng)1＜k＜N；
(3)
全文摘要
一種基于固定頻率采樣序列的采樣值校正方法，包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理等步驟，該算法過(guò)程具體包括以下步驟根據(jù)參考頻率f固定采樣頻率采集交流回路中的交流信號(hào)，得到一個(gè)周期內(nèi)的N個(gè)采樣值X1，X2...XN-1，XN；測(cè)量出該信號(hào)實(shí)際頻率f′；通過(guò)Xk、f′、f，根據(jù)公式計(jì)算出修正后的采樣序列X1k，1≤k≤N。
文檔編號(hào)G01R19/25GK101762742SQ200910263119
公開日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2009年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月16日
發(fā)明者邵震宇 申請(qǐng)人:南京弘毅電氣自動(dòng)化有限公司